1、全有文档電磁兼容原理說明技術分類技術分類EMCElectromagnetic CompatibilityEMI電磁干擾Electromagnetic InterferenceEMS電磁抗干擾Electromagnetic SusceptibilityCSRECERS電磁兼容原理說明Conducted Emission傳導干擾Radiated Emission輻射干擾Conducted Susceptibility傳導抗干擾Radiated Susceptibility輻射抗干擾lEMC/EMI/EMS 定義定義:EMC:一個電設備或系統和其它設備和系統同時操作時不會因一個電設備或系統和其它設備
2、和系統同時操作時不會因EMI 問題而且功能受影響的情況發生問題而且功能受影響的情況發生 EMI:一個電子設備或系統在執行過程中有不利功能的信號出現一個電子設備或系統在執行過程中有不利功能的信號出現,此此信號是不想要的且沒有意義的信號是不想要的且沒有意義的,它可能來自外界也可能來自自身它可能來自外界也可能來自自身.EMS:電子設備或系統在操作過中不周遭電磁環境影響的能力電子設備或系統在操作過中不周遭電磁環境影響的能力.lEMI的發生的發生:電磁聲伴隨電壓電磁聲伴隨電壓,電流的作用而產生電流的作用而產生.電磁兼容原理說明EMSEMIEMC就是電磁兼容性,它包含:干擾性(Emission):來自於電
3、氣操作的產品或設備.抗干擾性(Immunity):產品或設備對於電磁干擾的抗干擾能力.自然的EMI-電擊,靜電放電,宇宙噪聲等.人為的EMI-開關切換產生的噪聲或突波,無線電波等電磁兼容原理說明 電子電氣設備或系統在操作時,會輻射出可能干擾到其它的電子電氣設備或系統操作的電磁波(EMI),而且本身也需要具有經受電磁波干擾的能力(EMS),所謂的電磁兼容性(EMC)即是規範電子電氣設備或系統在電磁干擾波不會影響其它的電子電氣設備或系統運作,同時具備足夠抵抗外界干擾的能力.電磁兼容原理說明電磁兼容原理說明發射部分發射部分l電磁發射電磁發射(Electromagnetic Emission):從源從
4、源向外發射電磁能的現象向外發射電磁能的現象.l發射限值發射限值(Emission Limit):規定電磁騷擾源規定電磁騷擾源的最大發射電壓的最大發射電壓.l發射裕量發射裕量(Emission Margin):電子電氣設備電子電氣設備或系統的電磁發射電平與發射限值之間的或系統的電磁發射電平與發射限值之間的差值差值電磁兼容原理說明電磁信號部分電磁信號部分l電磁環境電磁環境(Electromagnetic Environment):存在於固定場所的所有電磁現象的總和存在於固定場所的所有電磁現象的總和.l電磁噪聲電磁噪聲(Electromagnetic Noise):一種不一種不明顯不傳達信息的時變電
5、磁現象明顯不傳達信息的時變電磁現象,它可能它可能與有用信號迭加或組合與有用信號迭加或組合.l無用信號無用信號(Unwanted Signal/Undesired Signal):可能損害有用信號接收的信號可能損害有用信號接收的信號.l干擾信號干擾信號(Interfering Singnal):損害有用損害有用信號接收的信號信號接收的信號.電磁兼容原理說明抗干擾部分抗干擾部分.l電磁騷擾電磁騷擾(Electromagnetic Distrubance):任何可能任何可能引起電子電氣設備或系統性能降低或對生命或無生引起電子電氣設備或系統性能降低或對生命或無生命物質產生損害的電磁現象命物質產生損害的
6、電磁現象.l抗擾度抗擾度(Immunity):電子電氣設備或系統面臨電磁干電子電氣設備或系統面臨電磁干擾不運行性能的能力擾不運行性能的能力.l抗擾度電平抗擾度電平(Immunity Level):將某給定的電磁騷擾將某給定的電磁騷擾施加於電子電氣設備或系統而其仍能正常工作並保施加於電子電氣設備或系統而其仍能正常工作並保持所需性能等級時的最大騷擾電平持所需性能等級時的最大騷擾電平.l抗擾度限值抗擾度限值(Immunity Limit):規定的最小抗擾度電規定的最小抗擾度電平平.l性能降低性能降低(Degradation of Performance):電子電氣設電子電氣設備或系統的工作性能與正常
7、性能的非期望偏離備或系統的工作性能與正常性能的非期望偏離.電磁兼容原理說明電磁兼容原理說明 電磁騷擾包括電磁噪聲電磁騷擾包括電磁噪聲,無用信號及傳播媒無用信號及傳播媒介自身的變化介自身的變化.電磁騷擾的分類電磁騷擾的分類:1 按來源分類按來源分類,可分為可分為:自然騷擾和人為騷擾兩自然騷擾和人為騷擾兩類類.自然騷擾以其源不可控制為特點自然騷擾以其源不可控制為特點.如如:電子噪聲電子噪聲(約翰遜噪聲約翰遜噪聲),天電噪聲天電噪聲,地球外噪聲地球外噪聲,沈積靜電等沈積靜電等.人為騷擾以其發生源可知且可控為特點人為騷擾以其發生源可知且可控為特點.如如:各種發射機產生的雜散輻射等無線電騷擾各種發射機產
8、生的雜散輻射等無線電騷擾,工業科學工業科學,醫療醫療設備產生的非無線電騷擾設備產生的非無線電騷擾.電磁兼容原理說明電磁騷擾的分類電磁騷擾的分類:2 按電磁騷擾的性質分類按電磁騷擾的性質分類.可分為脈衝騷擾和平滑騷擾兩類可分為脈衝騷擾和平滑騷擾兩類.3 按電磁騷擾的作用時間分類按電磁騷擾的作用時間分類.可分為連續騷擾可分為連續騷擾,間歇騷擾間歇騷擾,瞬變騷擾瞬變騷擾.連續騷擾是長期起作用的電磁騷擾連續騷擾是長期起作用的電磁騷擾.間歇騷擾是短期起作用的電磁騷擾間歇騷擾是短期起作用的電磁騷擾.瞬變騷擾為作用時間很短瞬變騷擾為作用時間很短,且為非長期性的電磁騷擾且為非長期性的電磁騷擾.電磁兼容原理說明
9、l電磁騷擾的特性說明電磁騷擾的特性說明:自然騷擾源自然騷擾源:自然騷擾源根椐其不同的起因和物理性質可分為自然騷擾源根椐其不同的起因和物理性質可分為電子噪聲電子噪聲,天電噪聲天電噪聲,地球外噪聲地球外噪聲,沉積靜電沉積靜電,其它噪聲其它噪聲等等.它們產生的電磁騷擾它們產生的電磁騷擾,其統計變化很大其統計變化很大,有時呈頻譜有時呈頻譜平坦的高斯分佈平坦的高斯分佈,有時又呈偶爾發生的脈衝干擾等有時又呈偶爾發生的脈衝干擾等.這類騷擾是客觀存在的這類騷擾是客觀存在的,只有掌握其分佈及變化規只有掌握其分佈及變化規律律,才能提供電磁環境電平才能提供電磁環境電平.電磁兼容原理說明自然騷擾源自然騷擾源:1 電子
10、噪聲電子噪聲:電子噪聲源主要來自設備內電子噪聲源主要來自設備內部的元器件部的元器件,是決定接收機噪聲系數的是決定接收機噪聲系數的重要的因素重要的因素,常見的電子噪聲源包括熱常見的電子噪聲源包括熱噪聲噪聲,散彈噪聲散彈噪聲,分配噪聲和天線噪聲等分配噪聲和天線噪聲等.2 天電噪聲天電噪聲:天電噪聲是大氣層中發生的天電噪聲是大氣層中發生的各種自然現象各種自然現象,包括雷電等包括雷電等,所產生的無所產生的無線電噪聲能引起電磁騷擾線電噪聲能引起電磁騷擾,對無線電通對無線電通訊影響很大訊影響很大.電磁兼容原理說明自然騷擾源自然騷擾源:3 地球外噪聲地球外噪聲:來自地球外層空間的噪聲來自地球外層空間的噪聲,
11、主要噪聲源主要噪聲源包括太陽包括太陽,天空背景輻射和分佈在銀河系的宇宙源天空背景輻射和分佈在銀河系的宇宙源.4 沈積靜電等其它自然噪聲沈積靜電等其它自然噪聲:由飛行器放出的靜電所由飛行器放出的靜電所造成的電磁騷擾為沈積靜電造成的電磁騷擾為沈積靜電,是由一個重要的自然是由一個重要的自然騷擾源騷擾源.飛行器表面靜電荷累計和由此引起的電罩飛行器表面靜電荷累計和由此引起的電罩放電和流光放電所產生的騷擾放電和流光放電所產生的騷擾,其頻譜分佈在幾赫其頻譜分佈在幾赫至吉赫的範圍內至吉赫的範圍內,嚴重影響嚴重影響HF,VHF,UHF的無線電的無線電通信和導航通信和導航.大自然中還存在一些其它的自然噪聲大自然中
12、還存在一些其它的自然噪聲也應起關注也應起關注.電磁兼容原理說明人為騷擾源人為騷擾源:人為騷擾源分為無線電騷擾和非無線電騷擾人為騷擾源分為無線電騷擾和非無線電騷擾.1 連續波騷擾源連續波騷擾源:連續波騷擾源的產生的電磁騷擾主連續波騷擾源的產生的電磁騷擾主要呈純的或窄帶信號調制的正弦波要呈純的或窄帶信號調制的正弦波,和高重複頻率和高重複頻率的周期性信號的周期性信號,這類騷擾源有以下幾種這類騷擾源有以下幾種:發射機發射機:所產生的電磁騷擾包含有意發射信號所產生的電磁騷擾包含有意發射信號.本機振蕩器本機振蕩器:接收機本振所產生的基波和諧波可接收機本振所產生的基波和諧波可經過電源線傳導從機殼或天線直接輻
13、射經過電源線傳導從機殼或天線直接輻射.交流聲交流聲:由進入系統的周期性低頻信號所引起的連由進入系統的周期性低頻信號所引起的連續波騷擾續波騷擾.電磁兼容原理說明人為騷擾源人為騷擾源:2 瞬態騷擾源瞬態騷擾源:工科醫工科醫(ISM)設備設備,車輛車輛,機動船和火花機動船和火花點為發動機的裝置點為發動機的裝置,家用電器家用電器,便攜式電動工具和類便攜式電動工具和類似電器似電器,熒光燈和照明裝置熒光燈和照明裝置,以及信息技術設備是主以及信息技術設備是主要的瞬態騷擾源要的瞬態騷擾源.開關切換動作開關切換動作:開關設備開斷時開關設備開斷時,在開關兩触點之間在開關兩触點之間的距離由零過渡到斷開的瞬間的距離由
14、零過渡到斷開的瞬間,產生為火花放電而產生為火花放電而形成騷擾形成騷擾,因電流迅速從一定值減少到零因電流迅速從一定值減少到零,di/dt很大很大,在帶有電感線圈的開關設備中產生的幅值在帶有電感線圈的開關設備中產生的幅值,有很高有很高的瞬時電壓脈衝的瞬時電壓脈衝.電磁兼容原理說明人為騷擾源人為騷擾源:2 瞬態騷擾源瞬態騷擾源:馬達電機馬達電機:含有整流器和電刷的旋轉電機所產生的含有整流器和電刷的旋轉電機所產生的騷擾很大騷擾很大.點火裝置點火裝置:車輛車輛,船舶等采用內燃機驅動的設備內船舶等采用內燃機驅動的設備內,裝有火花點火裝置裝有火花點火裝置,當所儲存電荷通過火花放電時當所儲存電荷通過火花放電時
15、.放電電流的峰值約放電電流的峰值約200安安,放電時間在微秒以內放電時間在微秒以內,峰值峰值電壓高達電壓高達10千伏以上千伏以上.輸電線輸電線:產生的輻射騷擾有兩種類型產生的輻射騷擾有兩種類型,間隙擊穿和電間隙擊穿和電暈放電暈放電.電磁兼容原理說明非線性現象:幾乎所有的電磁騷擾都與非線性有關幾乎所有的電磁騷擾都與非線性有關.1 非線性的失真非線性的失真:當不同的電平的輸入信號被不相等放大時當不同的電平的輸入信號被不相等放大時,使使出現非線性失真出現非線性失真,當輸入信號幅度超過動態範圍時當輸入信號幅度超過動態範圍時,放大器進放大器進入飽和或截止區入飽和或截止區,引起大量諧波出現引起大量諧波出現
16、,形成電磁騷擾形成電磁騷擾.2 開關瞬態開關瞬態:整流濾波器整流濾波器,檢波器檢波器,可控硅電路和晶體脈衝電路都可控硅電路和晶體脈衝電路都利用開關工作狀態利用開關工作狀態,輸出信號具有電平突變的特點輸出信號具有電平突變的特點,能產生與能產生與機械開關類似的特性機械開關類似的特性.3 調制調制:由於非線性元件的存在由於非線性元件的存在,射頻信號常常會被一些無用信射頻信號常常會被一些無用信號調制形成電磁騷擾號調制形成電磁騷擾.4 互調互調:兩個以上的頻率集中作用於非線性器件時兩個以上的頻率集中作用於非線性器件時,能通過互調能通過互調產生許多新的頻率而產生的騷擾產生許多新的頻率而產生的騷擾.電磁兼容
17、原理說明 電磁騷擾傳播途徑表現有傳導騷擾電磁騷擾傳播途徑表現有傳導騷擾和輻射騷擾和輻射騷擾 1 傳導騷擾傳導騷擾:在音頻和低頻時在音頻和低頻時,由於電源線由於電源線,接地導體電纜呈低阻抗接地導體電纜呈低阻抗,故騷擾源故騷擾源注入這些導體時易傳播注入這些導體時易傳播,當噪聲傳導到其它敏感電路時當噪聲傳導到其它敏感電路時,就可能產生騷擾就可能產生騷擾作用作用.在高頻時導體的電感和電容將不可忽略在高頻時導體的電感和電容將不可忽略.在無線電頻率內在無線電頻率內,長電纜上長電纜上的騷擾傳播的騷擾傳播,應按傳輸線特性來考慮應按傳輸線特性來考慮.2.輻射騷擾輻射騷擾:輻射騷擾是指源通過介質輻射騷擾是指源通過
18、介質(包括自由空間包括自由空間)以電磁波的特性和規以電磁波的特性和規律傳播律傳播,除了有意輻射之外還有無意輻射除了有意輻射之外還有無意輻射,如有天線作用如有天線作用(小於小於/4)的線路的線路和電纜或小環天線作用的線路和電纜和電纜或小環天線作用的線路和電纜,都產生輻射騷擾都產生輻射騷擾.近場近場:D,電場與磁場時同時存在電場與磁場時同時存在.D:短偶极子的長度短偶极子的長度,m :波長波長,m;=3 108m/s/f *自由空間波阻自由空間波阻:377電磁兼容原理說明電磁兼容原理說明 電磁騷擾以輻射和傳導方式侵害電子電氣設備電磁騷擾以輻射和傳導方式侵害電子電氣設備,表表現為現為:電騷擾電騷擾
19、磁騷擾磁騷擾 靜電騷擾靜電騷擾 電磁騷擾電磁騷擾 以及低頻騷擾以及低頻騷擾(DC-20KHZ),高頻騷擾高頻騷擾(幾百幾百MHZ-幾幾GHZ),由諸多因素引起的瞬態由諸多因素引起的瞬態(持續時間由几毫秒持續時間由几毫秒到几納秒到几納秒).抗干擾的目的抗干擾的目的:是對處於電磁騷擾影響下的電子電是對處於電磁騷擾影響下的電子電氣設備運行情況進行檢查氣設備運行情況進行檢查.注注:測試時測試時,設備總處於供電狀態並正常運行設備總處於供電狀態並正常運行.電磁兼容原理說明信號種類信號種類:1 低頻騷擾低頻騷擾:低壓供電電網絡中傳導低頻騷擾有諧波低壓供電電網絡中傳導低頻騷擾有諧波,電壓波動電壓波動,電壓暫降
20、和短時中斷電壓暫降和短時中斷,工頻變化工頻變化,交流網絡交流網絡中的直流分量中的直流分量.2 傳導瞬態和高頻騷擾有電壓浪涌傳導瞬態和高頻騷擾有電壓浪涌,電流浪涌電流浪涌,快速瞬快速瞬態電壓脈衝群態電壓脈衝群,振鈴波阻尼振蕩波振鈴波阻尼振蕩波,傳導發射騷擾傳導發射騷擾.3 靜電放電靜電放電.4 磁騷擾有工頻騷擾磁騷擾有工頻騷擾,脈衝磁場脈衝磁場,阻尼振蕩磁場阻尼振蕩磁場.5 電磁騷擾有輻射電磁場電磁騷擾有輻射電磁場.電磁兼容原理說明 端口的概念端口的概念:輻射型騷擾和靜電出現在設備的外殼和相連輻射型騷擾和靜電出現在設備的外殼和相連的導線上的導線上,傳導型騷擾出現在各種金屬媒體上傳導型騷擾出現在各
21、種金屬媒體上.端口的概念可以對各種媒體加以區分端口的概念可以對各種媒體加以區分,有有5種種端口分類端口分類.電磁兼容原理說明器具外殼端口信號端口控制端口交流電源端口直流電源端口電磁環境來自空間電磁環境來自空間,時間時間,頻譜三個要素頻譜三個要素造成電磁干擾的三要素造成電磁干擾的三要素:干擾源干擾源(Source of EMI):自然的自然的,人為的人為的.干擾路徑干擾路徑(Propagation Mode):輻射輻射,傳導等傳導等.受干擾設備受干擾設備(Receivers):電視機電視機,收音機收音機,電話電話,飛機飛機,醫療醫療 設備設備,人體組織細胞人體組織細胞,模擬電路模擬電路,數字電路數字電路電磁兼容原理說明干擾源受干擾設備干擾路徑EMIEMC電磁兼容原理說明電磁兼容原理說明Q&A
